Modelos de cobertura em redes WIFI

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1 Comunicação sem fios Departamento de Engenharia Electrotécnica Secção de Telecomunicações Mestrado em Fisica 2005/2006 Grupo: nº e Modelos de cobertura em redes WIFI 1

2 Introdução Nos sistemas de comunicações sem fios, devido às características do meio de comunicação é necessário recorrer a técnicas de planeamento de rádio frequência visando a optimização da cobertura efectuada por cada antena emissora. Dependendo da aplicação concreta e da gama de frequências utilizada, existem uma grande variedade de modelos teóricos e semi-teóricos disponíveis, que podem ser aplicados para a previsão de cobertura. Esta variedade deve-se ao facto do meio apresentar características de atenuação e propagação distintas para frequências diferentes. Também os fenómenos de reflexão e difracção nos obstáculos dependem fortemente da gama de frequências utilizada. Finalmente a atenuação introduzida pelos diferentes materiais que se encontram no percurso da onda rádio depende fortemente do tipo de material e frequência de emissão. Embora os modelos de propagação usados em ferramentas de projecto contabilizem estes aspectos, normalmente o resultado do planeamento teórico restringe-se à distribuição espacial do nível de potência previsto em cada ponto da área de cobertura pretendida, não frisando aspectos como o nível de ruído e potência das interferências co-canal e de canal adjacente. Convêm frisar que normalmente, situações anómalas relativas às interferências e ruído só podem ser detectadas, testando a qualidade da rede assim dimensionada, mediante a realização de medições apropriadas. No entanto, existem situações em que os modelos disponíveis, não reflectem as características específicas dos vários meios em presença. Tal facto verificou-se em Portugal durante a fase de implementação do GSM (Global System for Mobile Communication), onde os modelos em que se baseavam as diversas ferramentas de projecto em RF, não reflectiam a especificidade de certas zonas de Lisboa, nomeadamente, Alfama, Bairro Alto e Baixa Pombalina. Nestas situações, é necessário realizar medições precisas do nível de potência e qualidade da ligação em diversos pontos de forma a corrigir as falhas introduzidas pelo modelo de propagação adoptado. Consegue-se desta forma, conjugando o planeamento com as medições no terreno, optimizar o tipo de cobertura realizada por cada antena emissora. 2

3 No contexto concreto das redes locais sem fio, pode-se recorrer a ferramentas de software para realizar o planeamento. No entanto, em situações onda a zona de cobertura não tem dimensões apreciáveis é usual recorrer a técnicas de medição, com vista a identificar os melhores pontos de colocação dos diversos pontos de acesso. Torna-se evidente que numa medição, à que contabilizar aspectos como nível de potência do sinal, nível de potência do ruído, valor da relação sinal/ruído e ritmo efectivo de transferência de dados, de forma a identificar correctamente as zonas de cobertura óptima e de cobertura deficiente. Objectivos No contexto concreto deste trabalho, o ambiente típico de propagação é o ambiente indoor, cujo o canal é usualmente classificado como canal em linha de vista se o emissor e receptor estão em linha de vista ou obstruído em caso contrário. O modelo de propagação indoor, tem de contabilizar o tipo de edifício em questão e efeitos dos vários obstáculos presentes (paredes, portas, divisórias, etc), sendo o Attenuation Factor model mais exacto descrito descrita por d PL( d) = PL( d [ ] + 0 ) db 10nsf log + FCi (1) d 0 i onde se têm as seguintes grandezas relevantes: PL ( d) - Atenuação da potência com a distância PL ( d 0 ) - Atenuação da potência à distância de referência d 1m 0 = nsf - Parâmetro dependente da transmissão se realizar entre pisos distintos ou no mesmo piso. FC i - Factor de correcção de ordem i. Entre estes há que considerar factores relativos à propagação entre pisos, à presença de vidros, à 3

4 propagação entre salas e outros ambientes típicos de propagação indoor. Além dos factores de correcção já mencionados, quando existem diversos pontos de acesso a operar em simultâneo no mesmo canal, a SNR (Signal Noise Ratio) resultante vem atenuada, uma vez que existe um termo de interferência resultante da interferência co-canal e de canal adjacente. Embora a transmissão nas redes WIFI se processe na banda dos 2.2 GHZ, podem-se considerar como aceitáveis os valores referentes a 1.8 GHz, uma vez que os fenómenos de reflexão, difracção e propriedades dos materiais são semelhantes para ambas as frequências. Como objectivo do trabalho pretende-se definir o mapa de cobertura de sinal adaptado ao cenário que se pretende caracterizar. Para esse efeito, é necessário contabilizar os factores de correcção associados a cada material e elemento arquitectónico (ver Rappaport pags ), de forma a contemplarem vários aspectos condicionantes da propagação em ambiente indoor. Em qualquer uma das situações pretende-se que os modelos teoricos obedeçam aos seguintes critérios: 1. Identificação dos diversos cenários de previsão possíveis, admitindo que as antenas usadas radiam uniformemente no plano horizontal (omnidireccionais). 2. Estimação dos valores da potência de sinal e relação sinal/ ruído (admite-se que a potência de ruído é de -100 db e que a potência de referência é 0 db na antena), nas linhas de medição definidas na planta. Nos corredores consideram-se, para efeitos de previsão, pontos distanciados de 1 metro ao longo das linhas assinaladas a vermelho nas plantas (a mesma coisa para as salas e gabinetes). 3. Construção dos gráficos relativos aos valores calculados no ponto anterior. 4. Estimativa do mapa de cobertura e comparação dos resultados obtidos para os diversas posições possíveis dos pontos de acesso. 4

5 5. Identificar os factores de correcção do modelo de propagação (ver Rappaport pags ), relativos a cada cenário considerado.(2 posições do AP assinaladas na figura) Todos os grupos deverão entregar um relatório abrangendo os seguintes tópicos: 1. Introdução 2. Identificação para as diversas zonas, do Modelo de propagação adequado. Cálculo da atenuação teórica e gráficos da SNR, 3D e 2D, para cada uma das áreas assinaladas. 3. Apresentação da metodologia adoptada e dos resultados obtidos para cada uma das áreas consideradas. Identificação de fenómenos que condicionem a propagação e que ao não serem contabilizados justifiquem o afastamento do modelo teorico face á situação real. 4. Comparação dos resultados teóricos relativos aos dois cenários considerados, relativamente ao posicionamento dos AP s. 5. Conclusões. - Relatório do trabalho realizado em ficheiro 5

6 posição 1 do Access Point Wifi vidro posição 2 do Access Point Wifi 3 m 8 m 2.75 m 8.25 m 4 m 30 cm betão 15 cm tijolo 6

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